為你的設(shè)備注入動力的利器：60W電源適配器方案詳解

作為電子產(chǎn)品的重要組成部分，電源適配器的設(shè)計方案不僅關(guān)乎產(chǎn)品的性能和穩(wěn)定性，還關(guān)乎產(chǎn)品的成本和市場競爭力。因此，工程師需要在各種因素之間進(jìn)行平衡，找到最適合產(chǎn)品需求的電源適配器方案，來滿足人們的多樣化需求。本文將介紹基于思睿達(dá)主推的CR5843AS_20V3A電源適配器方案，其中CR5843AS是一款高集成、高性能電流型PWM控制器，該控制電路在整個負(fù)載范圍內(nèi)都有比較高的轉(zhuǎn)換效率。以下為方案的詳細(xì)內(nèi)容：

01

樣機(jī)介紹

該報告是基于能夠適用于寬輸入電壓范圍，輸出功率60W，恒壓輸出的電源適配器樣機(jī)，PWM控制IC采用了思睿達(dá)主推的CR5843AS。CR5843AS_20V3A工程樣機(jī)示意圖

關(guān)于CR5843AS

CR5843AS是一款高集成、高性能電流型PWM控制器，該控制電路在整個負(fù)載范圍內(nèi)都有比較高的轉(zhuǎn)換效率。芯片內(nèi)部頻率優(yōu)化實現(xiàn)了優(yōu)異的EMI效果，限制最小工作頻率為22kHz，避免工作時產(chǎn)生噪聲。CR5843AS提供了完整的保護(hù)功能，包括逐周期過流保護(hù)(OCP)，過載保護(hù)（ OLP），外部過溫保護(hù)以及內(nèi)部過溫保護(hù)，輸出二極管短路保護(hù)，輸出過壓保護(hù)和 VDD過壓保護(hù)。
CR5843AS采用SOP-8L封裝。

芯片特性

●SOP-8L封裝的副邊PWM反激功率開關(guān)；

●可編程輸入欠壓保護(hù)；

●CCM+CRM+QR控制模式；

●可編程外置過溫保護(hù)，并觸發(fā)Latch；

●內(nèi)置過溫保護(hù)，并觸發(fā)Latch；

●VDD過壓和輸出過壓保護(hù)功能，并觸發(fā)Latch；

●內(nèi)置軟啟動，減小MOSFET的應(yīng)力，斜坡補償電路；

●內(nèi)置X_CAP放電保護(hù)；

●輸出二極管短路保護(hù)，并觸發(fā)Latch；

●內(nèi)置65kHz開關(guān)頻率和內(nèi)置140kHz倍頻工作模式；

●高壓啟動。

基本應(yīng)用

●開放式電源●適配器

典型應(yīng)用

管腳排列

管腳描述

樣機(jī)PCBA尺寸：107*45*28mm，是一款全電壓實現(xiàn)20V3A輸出的電源適配器。90VAC滿足啟動時間的條件下AC264V樣機(jī)待機(jī)功耗<52mW；全電壓輸入時平均效率>89.5；輸出接18AWG1.5米線能夠滿足“COC_T2”能效標(biāo)準(zhǔn)。
樣機(jī)具有良好的動態(tài)負(fù)載能力；同時具有“軟啟動、OCP、SCP、OVP、OTP自動恢復(fù)”等多種保護(hù)功能。
樣機(jī)的變壓器，采用了PQ2620磁芯（PC40材質(zhì)），變壓器繞制工藝部分，請見后文詳細(xì)說明。

02

樣機(jī)特性

以下表格為工程樣機(jī)的主要特性，具體測試方法在第4章節(jié)中有詳細(xì)說明。

2.1 輸入特性：

2.2 輸出特性(PCB END)：

2.3 整機(jī)參數(shù)：

2.4 保護(hù)功能測試：

2.5 工作環(huán)境：

2.6 測試儀器：

03

樣機(jī)結(jié)構(gòu)信息

本小節(jié)展示了工程樣機(jī)的電路、版圖結(jié)構(gòu)，變壓器結(jié)構(gòu)及工藝。
3.1 電路原理圖及BOM：
3.1.1 原理圖：

3.1.2 元器件清單：
3.1.3 PCB布局&布線：
PCB頂層布局
PCB底層布局
PCB底層布線
3.2 變壓器繞制工藝：
3.2.1 電路示意圖：
3.2.2 規(guī)格參數(shù)：
1）骨架：PQ2620磁芯（5+5PIN）,Ae＝119mm2；2）材質(zhì)：TDK PC40或同等材質(zhì)；3）初級、反饋: 2UEW 漆包線；次級: 三層絕緣線；4）N1 N6 N7繞組從變壓器頂部A進(jìn)線頂部B出線，磁芯接地；5）絕緣膠帶:3M900或同等材質(zhì)；6）初級繞組感量Lp：0.68mH±5%（測試條件：0.3V，10kHz）；7）漏感量LLK：要求控制在初級繞組的5%以內(nèi)(測試條件：0.3V，10kHz）)；8）耐壓測試=3.3KV 5mA 1Min；9）成品要求:浸凡立水；10）完成后在磁芯外圍繞一圈8mm銅箔并接地。
3.2.3變壓器參數(shù)

3.2.4 變壓器結(jié)構(gòu)圖：

04

性能測評

本小節(jié)對工程樣機(jī)的輸入部分、輸出部分、各種保護(hù)以及一些時序進(jìn)行了測試，以下詳解了測試方法及結(jié)果。從測試結(jié)果來看，以下各項測試均合格，能夠滿足大部分客戶的要求。
4.1 輸入特性：
本模板經(jīng)過在不同的輸入電壓(從90V/60Hz到264V/50Hz)和不同負(fù)載條件（空載和滿載）下測試，得到待機(jī)功耗、效率及平均效率。
表1 待機(jī)功耗
表2 輸出接1.5M 18AWG Cable100%負(fù)載下的輸入特性
表3 效率測試（1.5M 18AWG Cable）
表4效率測試（PCB END）
表5能效等級評估（1.5M 18AWG Cable）
4.2 輸出特性：
4.2.1 線性調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率:（1.5M 18AWG Cable ）

4.2.2 輸出電壓紋波：
注：紋波及噪聲在1.5M 18AWG處測試，測試端并聯(lián)0.1uF/50V的瓷片電容和10uF/50V電解電容，帶寬限制為20MHz。
R&N @ AC90V/60Hz,No Load
R&N @AC90V/60Hz,100% Load
R&N @ AC264V/50Hz,No Load
R&N @ AC264V/50Hz,100% Load
4.3 保護(hù)功能：
以下涉及功能保護(hù)的測試。
4.3.1 過流保護(hù)：

4.3.2 AC_Bo功能測試：
AC<71.6V 啟動前，Gate（淡藍(lán)色）不發(fā)波
AC<65.4V 關(guān)斷后，Gate（淡藍(lán)色）不發(fā)波
4.3.3 VOUT_OVP和VDD_OVP功能測試：
VDD_OVP 藍(lán)色 VDD=32.6V 保護(hù)波形圖
VOUT_OVP 綠色 Vout=23.4V 保護(hù)波形圖
4.3.4 倍頻模式功能測試：
該項測試輸出電流設(shè)置從A=3A（10mS）到B=6A（10mS），上升/下降幅度設(shè)置0.25A/uS。
AC90V 輸出電壓Vo（綠色）最低17V
AC90V Peak_load功能升頻147.1KHZ
AC264V 輸出電壓Vo（綠色）最低18.2V
AC264V Peak_load功能升頻147.1KHZ4.4 動態(tài)測試：
輸出動態(tài)負(fù)載電流設(shè)置為3A 持續(xù)5ms/10ms，然后為0A 持續(xù)5ms/10ms 并持續(xù)循環(huán)，上升/下降設(shè)置為 0.25A/us。(1.5M 18AWG Cable)
AC90V_5ms
AC90V_10ms
AC264V_5ms
AC264V_10ms
4.5 系統(tǒng)延時時間測試：
TON_DELAY @ AC100V，100% Load
TON_DELAY @ AC240V，100% Load
THOLD_UP @ AC100V，100% Load
THOLD_UP @ AC240V，100% Load
4.6 其它重要波形測試：AC90/60Hz，100% Load CS 波形
AC230/50Hz，100% Load Gate 波形
AC264/50Hz，100% Load MOS-D 端波形
AC264/50Hz，100% Load 輸出肖特基波形

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溫升測試

測試條件：帶外殼在40℃環(huán)溫下長時間帶載3A老化。

01

EMI評估測試

測試條件：
輸入：AC115V/230V；輸出負(fù)載 6.67Ω水泥電阻；
限值標(biāo)準(zhǔn)參考：EN55013、EN55022B。（測試結(jié)果僅供參考）
AC115V 傳導(dǎo) L 相
AC115V 傳導(dǎo) N 相
AC230V 傳導(dǎo) L 相
AC230V 傳導(dǎo) N 相
AC115V 輻射
AC230V 輻射